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[资料] 5G智慧矿山网络解决方案白皮书

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发表于 2021-7-26 16:50:52 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
矿产资源是国民经济建设与社会发展的物质基础。国家对矿山行业极其重视,中央以及地方政府先后出台多项政策,推进矿山行业的升级。我国矿山作业目前正处于机械化操作时代,随着矿山工业往数字化、自动化、智能化发展,对通信网络的要求也逐步提高。
另一方面,5G以全新的网络架构,高带宽、低时延、海量连接的能力,已经成为各垂直行业智能化转型的关键。将5G技术应用于智慧矿山,可以实现矿山生产环节的智能感知、泛在连接、精准控制,催生成熟多个智慧矿山应用场景,比如智能采煤、智能掘进、智能巡检、无人矿卡等。5G与智慧矿山的深度融合,将促进矿山数字化、少人化、无人化的转型,提升企业的安全生产水平,降低生产成本,提高经济效益。

需求分析
1、产业环境
1.1矿产资源是国民经济建设与社会发展的物质基础
我国矿业资源丰富,矿业在我国国民经济中占有重要地位,2018年矿业年产值超过6万亿,占全国GDP比重约7%。人民日常生活中95%的能源,80%的原材料,70%以上的农业生产资料都是由矿业提供的。我国矿业资源主要集中在煤炭和有色金属行业,其中煤炭占我国能源主体地位,煤炭能源生产占比74.2%,消费占比67.1%,每年开采量约在35亿吨,85%来自井下开采。目前全国约有6000余座煤炭矿山,从业人员超过300万人。
1.2矿山智能化是产业发展趋势
西方发达国家从上世纪90年代就开始研究智能开采技术,一些领先的大型矿山已经启动智慧矿山项目。我国煤矿生产经历机械化-自动化-智能化的过程,截止2018年,全国采煤机械化程度达到78.5%,相比1978年的32.3%显著提升。随着电气自动化技术的不断更新,电液控制技术不断发展,煤矿智能化逐步由单个系统智能化向多系统智慧化方向发展。预计到2035年,各类煤矿基本实现智能化。
1.3国内产业政策鼓励矿山智能化发展
煤炭行业作为我国重要的传统能源行业,是我国国民经济的重要组成部分,其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。2020年3月,国家发改委、工信部、能源局等8部委联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,提出了煤矿智能化发展的三个阶段性目标:即到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿;到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化;到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。
一些矿业大省也高度重视煤炭行业高质量发展和自动化/信息化水平的提升,例如山西省、山东省都出台了有关煤矿智能化发展的指导文件;还有一些领先的煤矿企业,也在通过智能化来提升煤矿安全方面做了有益的尝试和探索。所有这些,为推动煤矿智能化发展奠定了一定的基础,营造了良好氛围。

5G是无线基础网络的最佳选择
目前已有的移动通信网络都存在这样或那样的短板,不足以满足智慧矿山通信的全部需求。例如WiFi网络性能不稳定,存在安全风险;工业专用的无线网络,如WIA-PA/FA,WirelessHART,ISA100.11,产业链较窄,部署成本高;现网的2G/3G/4G无线带宽容量不够,也不支持实时性要求很高的业务。综合来看,5G无线网络,结合光纤有线网络,共同实现矿山的全面感知,实时互联,将是矿山通信技术的最佳选择,是智慧矿山的网络基石。
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5G+智慧矿山方案
组网架构
矿山总体组网架构,可以采用井下物理专网,井上切片专网的形式。井下基站,专为矿山用户服务;井上基站,同时为矿山用户和其他用户服务,通过无线网络切片的形式来隔离。为满足矿企对数据安全的要求,实现数据流量本地卸载,数据不出园区,核心网5GC的用户面处理设备UPF必须下沉到矿区。UPF的下沉同时也能为矿山关键应用降低端到端时延,数据流直接通过MEC接入本地应用,避免迂回带来的附加时延。
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无线网络增强特性
在将5G技术应用于矿山场景时,会碰到很多与运营商ToC网络不一样的需求。比如在摄像头密集的视频监控场景,对5G网络的上行带宽有很高的要求,而下行带宽需求反而很低;在与运营商共享无线基站时,需要保证矿山应用的数据与公网其他业务数据的安全隔离;井下环境对定位有很高的需求,但是又无法利用卫星定位系统;矿山设备的远程操控对时延和可靠性有着极高的要求。利用5G技术强大的定制化能力,可以针对不同的应用场景进行相关方面性能的增强,从而更好地支持矿山应用。

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发表于 2021-7-28 14:27:56 | 显示全部楼层 来自 浙江省丽水市
支持!顶一个
发表于 2021-11-19 14:32:44 | 显示全部楼层 来自 湖南省长沙市
大牛,谢谢您的分享
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发表于 2022-1-13 10:06:26 | 显示全部楼层 来自 广东省广州市
谢谢您的分享
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发表于 2022-1-20 22:32:53 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
looklook!!
发表于 2022-4-16 02:40:54 | 显示全部楼层 来自 内蒙古呼伦贝尔市
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